德雷克方程式不起作用-这是解决它的方法


早在很久以前就已经提出了这样的理论,即首次发现地外智能将借助无线电波进行。 但是有可能在太空中有些事情我们甚至还梦dream以求

1961年,科学家弗兰克·德雷克Frank Drake)写下了一个简单的方程式,用于估算银河系中活跃的,技术先进的和正在传播的文明的数量。 没有简便的方法可以简单地估算出该数量,但是Drake有一个绝妙的主意,就是写下许多可以估算然后相乘的参数。 如果数字正确,那么您将随时在我们的银河系中获得人类可以与之交流的技术先进文明的确切数目。 这个概念很巧妙,但是我们对宇宙的了解越多,它就越有用。 今天,德雷克方程不起作用,但是我们对宇宙了解得足够多,可以创建一种改进的计算方法。


在银河系中存在另一个人口稠密的世界的可能性是令人难以置信的和有吸引力的,但是如果我们想知道它的真实性,我们肯定需要处理科学。

确切地说,德雷克方程式表明我们银河中某个时刻存在的文明数量N等于与天文学,地质学,生物学和人类学有关的七个不同未知量的乘积,每一个都是基于前一个。 这是:

  1. R * ,平均恒星形成率。
  2. f p ,具有行星的恒星的分数。
  3. n e ,具有恒星行星的平均恒星数量,其中有一个能够维持生命的行星[ 实际上,能够维持生命的恒星行星的平均数量/约。 佩雷夫 ]
  4. f l这些行星中生命起源的部分。
  5. f i是具有生命的行星中智能生命出现的部分。
  6. f c是这些具有智能生命,能够通过星际空间发送消息的行星一部分。
  7. L,这种文明发送或收听消息的时间长度。

将参数相互乘以,从理论上讲,您将获得银河系中传递消息的技术先进的文明的数量,


艺术家对围绕太阳状恒星运行的系外行星的潜在幻想。 但是我们可能不需要寻找另一个类似于地球的星球来寻找生命。 我们的太阳系可能已经具有所有必需的成分。 我们只是不知道生命有多广泛。

仅此对齐,就有许多主要问题。 以这种形式编写方程式包含一些无法反映现实的潜行假设。 当前实用程序存在的问题如下:

  • 该方程式是在确认大爆炸理论之前编写的,并且反驳了固定宇宙的模型。
  • 该方程式假设恒星系统中只有一个行星可以维持生命[ Ethan显然是由于误解了参数n e而犯了一个错误-在最初的表述中,这仅仅是系统中可以维持生命的行星数目/大约。 佩雷夫 ]。
  • 假定智能和技术先进的生命不会停留在其他行星上。
  • 假定聪明的生物将选择无线电信号的发送和接收作为在星际空间中发送消息的一种方式。

后一个假设是创建SETI的动机, SETI是一个使用无线电天线搜索地外情报的项目,但没有发现任何东西。


ALMA是Atakama的大型毫米波天线阵列,是地球上最强大的射电望远镜之一。 这只是构成事件地平线望远镜的阵列的一小部分,能够捕获麦哲伦星云(如此处所示)和南部天空的所有恒星,这与北半球的大多数观察者不同。

但是,这并不意味着拥有智能生活的世界将不复存在! 尽管不确定其他智能生物的存在以及他们试图找到我们并与我们联系的愿望和能力,但存在智能,能够在外太空进行通信或交流的可能性不仅对科学家而且对全人类都有很大的兴趣。 德雷克方程的许多部分都可能有问题,主要的一个问题是它们具有巨大的不确定性:它们是如此之大,以至于对N的大小,我们银河系中的文明数目的任何假设都没有道理。 但是现在是2018年,我们已经了解了有关银河系和宇宙的许多知识,而这在1961年是未知的。 这是一个更好的方法。


大麦哲伦星云中的恒星托儿所,这是银河系的卫星星系。 通过观察银河系内外的恒星团,并测量银河系的大小,我们可以很容易地确定现有恒星的数量和类型

1)N s :星系中的恒星数。 只看今天的恒星数量,为什么还要评估恒星形成的速度? 我们知道我们的星系有多大,有多厚,中央凸起有多大以及质量在其中的分布情况。 根据我们在特别强大的望远镜的帮助下仔细观察整个天空及其各个部分的观察结果,我们可以简单地说,银河系中有200到4000亿颗恒星。 2次不确定性是一个很好的指标,这给了我们一个非常乐观的开始:每颗星星都有成功的机会。 让我们选择一个更大的数字。


开普勒望远镜搜寻行星的绘图。 他发现了数千颗绕银河系恒星运转的行星,并向我们介绍了太阳系以外的质量,半径以及世界分布。

2)f p :具有行星的恒星的分数。 我们可以保留原始方程式的该参数,但是在开普勒望远镜操作之后,它几乎没有意义。 怎么了 因为它接近100%! 考虑到我们的观察和获得的知识,拥有自己的行星的恒星所占的比例绝不低于80%。 恒星与行星的比例接近1的事实对乐观主义者来说是轻松的胜利。


双子座7号任务拍摄的太平洋上空的月亮和云层。 在地球上,围绕太阳旋转的条件适合生活。 那其他星星呢?

3)f H :具有适当生存条件的星星的分数。 在这里,故事变得更加有趣。 有几大主要阶级的明星拥有能够维持生命的世界? 像我们的太阳这样的恒星能够做到这一点-具有如此大的质量,半径和寿命-这证明了我们的存在。 但是,一颗更大的恒星呢? 在某个时刻,恒星会太重,燃烧所有燃料的速度太快,因此,智能生命将没有时间在其旁边发育。

另一方面,小恒星可能不稳定,它们可能产生耀斑,这些耀斑会吹走行星的大气层,或者发出的紫外线很少,以至于没有生命。 您可能会担心是否存在足够重的元素,或者担心星系的某些部分的环境太混乱而无法维持生命。 这些值是未知的,但是我们可以肯定地说,银河系中至少25%的恒星能够居住在行星上。


围绕着类似于太阳的年轻恒星的气体中的糖分子。 生命的基本成分可以存在于任何地方,但生命不会出现在每个包含这些成分的星球上。

4)n p :具有适合生活条件的居住恒星周围的行星数量。 我们从这方面获得了大量信息,正在研究系外行星,但仍有许多问题。 是什么使这个世界有人居住? 在早期的太阳系中,金星,地球和火星具有相似的条件。 在太阳系的外部,在土卫二和欧洲这样的世界上,有一个地下海洋,可能还有水下生物。 在条件接近地面的天然气巨人系统中,生命可以出现在大型卫星上。 尽管在这种情况下不确定性非常高,但我认为我们可以准确地说,平均而言,一个可能存在潜在居住世界的恒星可能会出现一个拥有最佳生命机会的星球。 我们对这个特定世界感兴趣,我们将说n p = 1。

至此,我们已经可以乘以前四个数字,并在银河系中获得一个大概的存在世界的数目:1000亿,这是一个有希望的开端。


ALH84001陨石上发现的结构起源于火星。 有些人认为这些结构可以是古老的火星生活。

5)f l :出现生命的此类世界的百分比。 在这里,您必须同意Drake,因为这是寻找地球以外生命的最大问题之一。 在难以置信的第一步中,无生命的生命出现在所有潜在人类居住的世界数量上? 或者,如果原始生命来自星际空间,那么有多少个世界的生命固定在陆地,海洋或大气中? 即使在太阳系的框架内,我们也不知道这个问题的答案。在太阳系的框架内,可能在某个时刻出现多达8个世界。 生命可以广泛存在,并且通过乐观的评估,其发生的可能性可能为10%。 或者这可能是非常罕见的事件,百万分之一。


在整个宇宙中都发现存在能够生命的有机分子的迹象,包括最大的最近恒星形成区域:猎户星云。 总有一天,我们也许能够寻找其他恒星系统中地球大小的行星大气中的生物过程迹象。

在这种情况下,不确定性是巨大的,任何选择的值都不会比任何其他值都要好。 将来有一天,我们将有机会进行首次检查。 当我们的技术允许望远镜确定世界大气的含量时,我们可以寻找生物过程的迹象,例如甲烷,分子氧和二氧化碳。 这将是间接的证据,但是,尽管如此,这是迈向评估地球上生命可能性的巨大一步。 如果我们假设在每10,000个潜在有人居住的世界中有一个存在,这并不比其他任何人都更糟糕,那么事实证明,在银河系的1000万个世界中都有生命。


依赖配体的离子通道是最重要的通道,其中许多通道在生物学中起作用,并且它们对人体的工作特别重要。 单细胞生物可以非常快地繁殖,但是需要多细胞生物才能发展复杂的功能和结构。

6)f x :生命中已发展出复杂且分化的生物体的那部分行星。 生命的“理性”的定义充其量是一项艰巨的任务,因为即使我们最好的科学家仍在争论是否可以对海豚,类人猿,章鱼等物种进行分类,但是,没有人会争论这一点。是否可以将生物体归类为复杂和分化的生物体:此类生物体的身体不同部位必须具有不同的功能和结构,并具有宏观尺寸和多细胞结构。 在第一个多细胞生物出现在地球上之前,生命发展了数十亿年,然后又花了几亿年的时间才将性作为生殖工具。


no黑猩猩捕捉白蚁是使用原始工具的复杂而分化的生物的一个例子。 它不能被认为是科学和技术上先进的物种,但是从天体生物学的角度来看,它绝对被认为是多细胞的,分化的并且非常有趣。

地球再次是我们唯一的实验室,但让我们对缺乏证据感到乐观,并假设千分之一的可能性是,一个以原始的,自我复制的,编码的分子链信息开始的世界可能引发类似寒武纪的爆炸 。 这给了我们10,000个银河系世界,充满了多样,多细胞,高度分化的生命形式。 给定恒星之间的距离,我们可以假设发生这种情况的另一个类似行星距离我们只有几百光年。


1991年在轨自由空间站的图纸。 任何创造了类似事物的文明都将被认为在科学和技术上是先进的。

7)f t :在这样的世界上,存在着科技进步的文明的比例。 这个问题将德雷克方程式提出的问题推到了背景中。 有什么区别,第一个是技术先进的文明的出现还是第十个? 谁在乎他们是否使用无线电波? 如果他们炸死自己或者死掉,或者他们是否渴望在太空旅行,那会有什么区别? 主要问题是,是否存在以与我们类似的方式合理的,即科学和技术先进的外星人。


凤凰城火星人任务的组合图片“哇” ['圣牛'],清楚地显示了在下降车辆的支持下的水冰。 要找出有关地球上生命存在或不存在的最大信息,您一定要降落在那里并寻找其有保证的迹象。

自然地,除了地球以外,没有任何证据可以证明这一点,这意味着存在多种可能性。 它可能占所有行星的1%,或者人类的出现可能是一次野外事故,而发生这种情况的可能性将是十亿分之一。 自从寒武纪在地球上爆炸以来,已经有5亿人过去了,对行星的技术先进观察已经存在了不到1000年。 如果我们假设人类将在这种状态下可持续数千年,那么事实证明地球与技术先进的复杂,分化的生物一起度过了十分之一的时间。

根据这样的估计,即使在银河系中有10,000个这样的世界,与我们同时存在另一个技术先进的文明的可能性也将约为10%。


当智慧,工具和好奇心集中在一个地方时,征服宇宙的愿望可能会立即显现。

鉴于上述所有情况,最后三个值f l ,f x和f t具有很大的不确定性,目前尚无法进行准确的估计。

知道银河系中存在着多少个生命世界,并找到其中至少一个,我们会对自己的生存和对我们在宇宙中的位置的理解产生不可思议的影响。 下一步,获取有关另一个星球上复杂,分化的大型生物的存在的信息,将彻底改变我们的能力。 与科学或技术先进的外来文明进行信息交流,交流和交流的机会将永远改变人类的发展方向。 所有这些都是可能的,但是如果我们想找出这些问题的答案,我们仍然需要做很多工作。 这些步骤需要采取; 如果有机会找到答案,对他们的回报太大。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN415667/


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